Содержание
Введение
1. Теоретическая часть
1.1 Основные понятия и определения
1.2 Принцип построения многоканальной ТКС
1.3 Обобщённая структурная схема ЦСП
1.4 Модуляция сигналов
1.5 Амплитудная модуляция
1.6 Частотный принцип уплотнения КС
2. Практическая часть
2.1 Анализ задания по проектируемой ТКС
2.2 Расчёт многоканальной ТКС
2.3 Графический материал рассчитанной ТКС
Заключение
Список литературы
Введение
С момента зарождения и по сегодняшний день радиотехника является важнейшей областью науки и техники, кардинально изменившей ход научно-технического прогресса в сторону автоматизации, информатизации, микроминиатюризации во всех отраслях промышленности, науки и техники, поэтому подчас бывает трудно вычленить и отделить радиотехнику от тесно связанных с ней смежных областей, таких, например, как радиоэлектроника. Но наиболее общим и основным назначением радиотехники является обеспечение передачи и приёма информационных сообщений посредством электромагнитных колебаний, несущих информацию с использованием окружающего пространства как среды распространения радиоволн.
Любые системы связи предназначены для передачи информации посредством сигналов, причем сигналов, в подавляющем большинстве случаев, электрических. Если сигналы, несущие информацию, изначально имеют неэлектрическую природу, в состав системы связи вводят преобразователи, прямые и обратные сигналов неэлектрических в электрические и обратно. В общем случае функционирование любой системы связи сопровождается разнообразными преобразованиями сигналов, осуществляемых посредством соответствующих физических систем, линейных и нелинейных.
Для современной радиотехники одной из центральных задач является создание помехоустойчивых систем связи, наиболее действенное решение которой лежит в области применения и совершенствования методов модуляции, помехоустойчивого кодирования и цифровой обработки сигналов.
Ближайшие перспективы развития радиотехники связаны с бурным развитием микроэлектронной элементной базы СВЧ и КВЧ диапазона, а также квантовой электроники, которые обуславливают возможность перехода к принципиально новым быстродействующим цифровым способам преобразования и обработки радиотехнических сигналов.
1. Теоретическая часть
1.1 Основные понятия и определения
Для передачи различного рода сообщений широко используются электрические сигналы - электромагнитные колебания, изменения параметров которых отображают передаваемые сообщения. Передача сообщений с помощью электрических сигналов называется электросвязью. В зависимости от передаваемых сообщений существуют различные виды электросвязи: телефонная, телеграфная, передачи данных и др. Комплекс технических средств, обеспечивающих передачу электрических сигналов, называется системой электросвязи.
Сообщением называют совокупность сведений о состоянии какого-либо объекта. Источник и получатель сообщений разделены между собой некоторой средой. Поэтому информация передается по каналам связи. Канал связи - это совокупность технических средств и среды распространения, обеспечивающая передачу электромагнитных сигналов, ограниченных по мощности в определенной области частот, или с определенной скоростью. В состав канала связи, как правило, входят: передатчик, линия связи и приемник.
Совокупность технических средств, обеспечивающая формирование каналов связи, называется системой связи. Кроме аппаратуры, осуществляющей преобразование и усиление сигналов, в состав системы связи входят устройства электропитания, управления и сигнализации, а также линия связи. Линией связи называется среда распространения электромагнитных волн, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику.
Линии связи бывают проводные и радиолинии. Проводными называются линии, в которых сигналы распространяются в пространстве вдоль непрерывной направляющей среды. К проводным относятся кабельные линии (электрические и световодные), волноводы и т.д. Применительно к проводным линиям вводится понятие цепи связи, представляющей собой совокупность проводов, по которым передается электрический сигнал. Преимущественно применяются двух- или четырехпроводные цепи. В радиолиниях сообщения передаются посредством радиоволн в открытом пространстве. Применительно к радиолиниям аналогичным понятием является ствол.
В наземных радиорелейных линиях используются дециметровые и более короткие радиоволны, а ретрансляция сигналов производится с помощью наземных приемопередающих станций. В системах космической связи ретрансляционные станции устанавливаются на искусственных спутниках Земли. Для связи с подвижными объектами все большее распространение получают сотовые системы связи. Любая информация передается по каналам связи, в состав которых входят: передатчик, линия связи и приемник. Совокупность источника сообщений, передатчика, линии связи, приемника и получателя сообщений (рис. 1.1.1) образует систему связи.
Рисунок 1.1.1 Структурная схема системы связи
Из всех элементов системы наибольший процент стоимости приходится на линии связи. Поэтому возникает задача разработки таких систем и методов, которые позволяют одновременно передавать по одной физической цепи большое число независимых сообщений, т.е. использовать линию многократно. Такие системы передачи называются многоканальными.
Связь, осуществляемая с помощью этих систем, называется многоканальной связью.
Системой N -канальной связи называется совокупность технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу сообщений от N источников к N получателям по одной цепи связи. К передатчику N -канальной системы связи подводятся первичные сигналы от N источников сообщений. Эти сигналы подвергаются специальной обработке и объединяются в общий групповой сигнал, поступающий на вход цепи связи. В приемной части системы из группового сигнала выделяются индивидуальные сигналы отдельных каналов, соответствующие передаваемым сообщениям и поступающие к N получателям.
Техника многоканальной связи стала развиваться особенно интенсивно в послевоенные годы. Было налажено производство симметричного кабеля, разработана аппаратура К-12, а затем 24- и 60-канальные системы К-24-2 и К-60. В последующие годы появились системы К-120, К-300, К-1920, К-2700, К-3600, К-5400 и К-10800, предназначенные для передачи информации по коаксиальным кабелям. Все более широкое применение стали получать радиорелейные линии большой емкости.
Наряду с аналоговыми системами передачи (АСП) стали развиваться цифровые системы передачи (ЦСП), за которыми открывается более широкая перспектива использования. В России аналоговые системы передачи постепенно вытесняются цифровыми (ИКМ-30, ИКМ-120, ИКМ-480, ИКМ-1920 и др.).
Отмеченные выше типы цифровых систем передачи относятся к так называемой плезиохронной цифровой иерархии (Plesiochronous Digital Hierarchy - PDH), в которой при временном группообразовании используются асинхронные методы объединения цифровых потоков, скорости которых могут незначительно отличаться друг от друга. В этом случае необходимо осуществлять согласование скоростей объединяемых потоков.
В последние годы происходит интенсивное внедрение высокоскоростных систем, относящихся к так называемой синхронной цифровой иерархии (Synchronous Digital Hierarchy - SDH). SDH выступает как единая цифровая иерархия и является качественно новым этапом развития цифровой сети связи, создаваемой с учетом новейших достижений в микроэлектронной технике и сетей ЭВМ.
К основным достоинствам SDH можно отнести:
· упрощение процессов объединения и разъединения цифровых потоков;
· прямой доступ к компонентам с меньшими скоростями без необходимости объединения и разделения всего высокоскоростного сигнала;
· существенное расширение возможностей эксплуатации и технического обслуживания;
· легкий переход к более высоким скоростям передачи по мере развития современных технологий.
В целом основными направлениями развития систем передачи являются: повышение эффективности использования линий связи, увеличение дальности связи, повышение ее качества и надежности, постоянное техническое совершенствование элементов и узлов аппаратуры.
1.2 Принцип построения многоканальной ТКС
Образование типовых каналов передачи обеспечивает система передачи, одной из составных частей которой является среда распространения. Такой средой могут быть коаксиальные, симметричные или оптические кабели, воздушные или радиолинии. Поскольку стоимость кабелей, воздушных и радиолиний в настоящее время значительна, то необходимо иметь возможность по одной физической цепи (стволу) одновременно и независимо передавать как можно больше сигналов, соответствующих разным сообщениям. Физическая цепь -- это одна или две пары проводов, расположенных в кабеле или подвешенных на опорах (воздушная линия) и используемых для передачи сигналов электросвязи. Для радиолиний аналогичным понятием является ствол. Естественно, чем больше сигналов будет одновременно передаваться, например, по одной кабельной цепи, тем эффективнее этот кабель будет использоваться. Совокупность технических средств, обеспечивающих одновременную и независимую передачу N сигналов по одной физической цепи (по одному стволу), называется N-канальной (многоканальной) системой передачи. В состав системы передачи, кроме среды распространения, входят также оконечные и промежуточные станции.
Рисунок 1.2.1. Упрощенная структурная схема многоканальной системы передачи
На передающей оконечной станции исходные индивидуальные сигналы , которые должны передаваться по типовым каналам, преобразуются устройствами-- модуляторами М1,….., МN, а канальные сигналы ..., .В устройстве объединения УО канальные сигналы объединяются, образуя групповой сигнал . Промежуточные станции ПМ обеспечивают увеличение дальности передачи сигналов. На приемной оконечной станции с помощью разделяющего устройства РУ осуществляется выделение канальных сигналов из группового сигнала, которые преобразуются устройствами -- демодуляторами в исходные сигналы
Следует отметить, что исходный сигнал, получаемый на приемной станции, несколько отличается от аналогичного сигнала на передаче. Причиной этих отличий являются искажения, вносимые каналом передачи, и помехи, воздействующие на сигнал. Желательно, чтобы эти отличия не превышали допустимых.
Преобразование исходного сигнала на передающей оконечной станции необходимо для того, чтобы каждому канальному сигналу сообщить некоторые отличительные признаки, наличие которых позволит на приемной оконечной станции разделить сигналы по соответствующим приемникам.
При построении многоканальных систем передачи преимущественно используется частотный и временной способы разделения. При частотном способе разделения за каждым каналом в линии передачи закрепляется определенный спектр частот. Поэтому преобразователи передающей оконечной станции должны сместить частотные полосы исходных сигналов в частотные полосы, которые отводятся для передачи по тому или иному каналу. Это смещение может быть осуществлено с помощью амплитудной, частотной или фазовой модуляции. Несущие частоты надо выбирать такими, чтобы спектры частот канальных сигналов не перекрывались.
Упрощенная структурная схема многоканальной системы передачи с частотным разделением каналов приведена на рис. 1.2.2. Каналы многоканальной системы передачи в основном используются для передачи однородных сигналов (например, телефонных), частотные полосы которых можно считать совпадающими. Поэтому на рис. 1.2.2 полосы частот исходных сигналов приняты одинаковыми ().
Рисунок 1.2.2. Упрощенная структурная схема многоканальной системы передачи с частотным разделением каналов
Исходные сигналы, поступающие в канал, модулируют несущие частоты , что осуществляется модуляторами ,......, . Формирование канальных сигналов выполняют полосовые фильтры , которые подавляют вое побочные продукты модуляции, не нужные для передачи. Выделенные фильтрами канальные сигналы занимают соответственно полосы частот . Эти полосы частот не должны перекрываться (рис. 1.2.3). Канальные сигналы объединяются и образуют групповой сигнал, полоса частот которого равна .
Ширина полосы частот канальных сигналов Д в общем случае может отличаться от ширины полосы частот исходного сигнала, а именно '. Желательно, чтобы , так как в этом случае при заданном числе каналов N ширина спектра группового сигнала минимальна, что позволяет увеличить экономическую эффективность системы передачи.
На приемной оконечной станции канальные сигналы выделяются из группового сигнала при помощи полосовых канальных фильтров . Для получения исходных сигналов канальные сигналы подаются на демодуляторы . Если несущие частоты на выходе модуляторов передающей оконечной станции будут подавлены, то на демодулятору кроме канальных сигналов должны быть поданы несущие частоты (). Фильтры нижних частот ФНЧ выделяют исходный сигнал, внося большое затухание в высокочастотные составляющие сигнала, появившиеся в процессе демодуляции.